专利名称：一种矿用多用途传感系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及矿用基站，尤其是涉及一种矿用多用途传感系统。
背景技术：
矿井环境复杂多变，容易造成安全事故，往往成为安全事故频发的重灾区，因此， 矿井对安全监测管理系统的要求很高。为了更好的监测井下环境，需要在井下使用大量不同类型的传感器。但是，由于不同类型的传感器往往来自不同厂家，自成系统，这样给安装和维护带来诸多不便。
实用新型内容本实用新型为了解决现有技术在井下使用大量不同类型的传感器，由于不同类型的传感器往往来自不同厂家，自成系统，给安装和维护带来诸多不便的技术问题，提供了一种矿用多用途传感系统。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为设计一种矿用多用途传感系统，所述矿用多用途传感系统包括至少两种传感器、与各传感器连接且采集各传感器的传感信号的矿用多用途传感基站和与所述矿用多用途传感基站连接且接收所述矿用多用途传感基站采集的传感信号并分析的工控机。所述矿用多用途传感基站通过网口与所述工控机连接。所述矿用多用途传感系统还包括一连接在所述矿用多用途传感基站和工控机之间的传输接口，所述传输接口与矿用多用途传感基站通过RS485总线连接，所述传输接口与工控机通过网口连接。所述矿用多用途传感基站包括可采集至少两种传感信号的传感信号采样电路和与所述传感信号采样电路连接且接收所述传感信号采样电路采集的传感信号并上传所述采集的传感信号至井上的单片机。所述传感信号采样电路包括用于对电流传感信号进行采样的电流信号采样电路、 用于对频率传感信号进行采样的频率信号采样电路、用于对开关量传感信号进行采样的开关量信号采样电路和用于接收RS485总线传来的传感信号的RS485输入芯片。所述电流信号采样电路包括用于电流采样的多个采样电阻、用于选择采样电阻采集的电流信号的多路模拟开关和用于将多路模拟开关输出的采样电流信号转换成数字信号输出的AD转换器，所述多个采样电阻并联，且所述采样电阻、多路模拟开关和AD转换器依次串联，所述AD转换器的输出端与所述单片机相连。所述多路模拟开关采用芯片CD74HC4051，所述AD转换器采用芯片ADS1100，所述 RS485输入芯片采用SN65HVD59。所述频率信号采样电路包括依次连接的衰减耦合电路和比较器，所述单片机具有一脉冲计数端，所述比较器的输出端与所述脉冲计数端连接；所述开关量信号采样电路包括电阻衰减电路和整形电路，所述整形电路的输出端与所述单片机连接。
3[0012]所述比较器和整形电路均采用UC903。所述矿用多用途传感基站还包括与所述单片机连接且用于上传采集的传感信号的RS485输出芯片和与所述单片机连接且用于调试或上传采集的传感信号的网口芯片，所述单片机采用MSP430，所述网口芯片采用DM9000A，所述RS485输出芯片采用SN65HVD59。本实用新型矿用多用途传感系统通过设置至少两种传感器、与各传感器连接且采集各传感器的传感信号的矿用多用途传感基站和与所述矿用多用途传感基站连接且接收所述矿用多用途传感基站采集的传感信号并分析的工控机，从而可连接多个不同的传感器，监控多个信息采集点的多种不同物理量，包括电流、频率、开关量等。因此，无论连接的是哪一种传感器，譬如风速、温度、各种气体、水位或负压传感器，只要是矿用多用途传感基站兼容的格式，都可以连接到该矿用多用途传感基站中，再把传感信息统一发送至井上处理，安装和维护均非常方便。
下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中图1是本实用新型矿用传感系统的一实施例构成原理图；图2是本实用新型矿用传感系统的另一实施例构成原理图；图3是本实用新型矿用多用途传感基站一具体实施例的构成原理图；图4是图3中电流信号采样电路原理图；图5是图3中频率信号采样电路原理图；图6是图3中开关量信号采样电路原理图；图7是图3中单片机与RS485芯片的连接原理图；图8是图3中单片机与网口芯片的连接原理图。
具体实施方式
请参见图1。本实用新型矿用传感系统包括依次连接的传感器、矿用多用途传感基站和工控机。其中传感器和矿用多用途传感基站位于井下，工控机位于井上。传感器包括多个不同种类的传感器，在本具体实施例中，传感器包括传感器1、传感器2直至传感器N (N为大于或等于3的整数)。在本具体实施例中，N=12。不同种类的传感器指的是传感信号的种类不同，如传感信号为电流信号的电流传感器、传感信号为频率信号的频率传感器、传感信号为开关量信号的开关量传感器等。矿用多用途传感基站与各传感器连接且采集各传感器的传感信号，其采集不同种类传感器送来的传感信号并送至工控机。多用途传感基站接收来自传感器的电流、频率或开关量信号等，本地并不做处理，而是把相应的传感量连同端口号上传至工控机工控机与所述矿用多用途传感基站输出端连接，其接收所述矿用多用途传感基站采集的传感信号并分析，分析确定具体这些采集的传感信号表示什么物理量。工控机还可利用软件界面实现传感量和实际物理量(如气体浓度、水位等)的一一映射。如果相应的端口更换了传感器厂家或者类型，只要简单在工控机界面上做调整就行了。在本具体实施例中，矿用多用途传感系统还包括一连接在所述矿用多用途传感基站和工控机之间的传输接口，所述传输接口与矿用多用途传感基站通过RS485总线连接， 所述传输接口与工控机通过网口连接。当然，也可以是其它连接，如图2所示，矿用多用途传感基站通过网口与所述工控机直接连接。请一并参见图3。矿用多用途传感基站包括电源、传感信号采样电路和单片机，其中，电源与传感信号采样电路和单片机连接，主要用于提供电源。传感信号采样电路的输入端与传感器的输出端连接，其可采集不同种类传感器送来的不同种类的传感信号，并送到单片机上传至工控机。在本具体实施例中，传感信号采样电路包括用于对电流传感信号进行采样的电流信号采样电路、用于对频率传感信号进行采样的频率信号采样电路、用于对开关量传感信号进行采样的开关量信号采样电路和用于接收RS485总线传来的传感信号的RS485输入芯片。为便于单片机与井上工控机的通信，矿用多用途传感基站还设置有与所述单片机连接的RS485输出芯片和与所述单片机连接的网口芯片。RS485输出芯片用于上传采集的传感信号，网口芯片用于调试或上传采集的传感信号。单片机与所述传感信号采样电路连接，其接收所述传感信号采样电路采集的传感信号并上传所述采集的传感信号至井上的工控机，由工控机对传感信号进行处理，分析确定具体这些采集的传感信号表示什么物理量。请一并参见图4。电流信号采样电路依次串联的包括采样电阻、多路模拟开关和 AD转换器，其中，采样电阻用于电流采样，其可为并联的多个电阻，多路模拟开关用于选择采样电阻采集的电流信号，AD转换器用于将多路模拟开关输出的采样电流信号转换成数字信号输出至单片机。AD转换器的输出端与所述单片机相连。在本具体实施例中，采样电阻 R —端接地，多路模拟开关采用TI的芯片⑶74HC4051，可实现8选1，即采样电阻可由并联的8个电阻构成，可采集8路电流信号，具体可为采集8路Γ20πιΑ电流信号。AD转换器采用TI的芯片ADS1100。请一并参见图5。频率信号采样电路包括依次连接的衰减耦合电路和比较器，衰减耦合电路由电阻R1、电阻R2和电容C构成，比较器采用芯片UC903。所述单片机具有一脉冲计数端，所述比较器的输出端与单片机的脉冲计数端连接。请一并参见图6。开关量信号采样电路包括电阻衰减电路和整形电路，所述整形电路的输出端与所述单片机连接。电阻衰减电路由电阻R3和电阻R4构成，整形电路采用 National公司的芯片UC903。请被一并参见图7和图8。单片机采用MSP430，RS485输入芯片和RS485输出芯片均采用TI公司的SN65HVD59，网口芯片采用Davicom公司的DM9000A。本实用新型能够连接最多12个不同的传感器。矿用多用途传感基站配合井上工控机，就能监控多个信息采集点的多种不同物理量。矿用多用途传感基站只上报换算后的传感信息，如电流、频率、开关量、RS485信息等，具体物理量换算由井上工控机完成。因此， 无论连接的是哪一种传感器，譬如风速、温度、各种气体、水位、负压传感器等，只要是传感基站兼容的格式，都可以连接到该传感基站中。显然，本实用新型只需要一个矿用多用途传感基站，就能兼容多种输出格式，多种测量类型的传感器，安装和维护均非常方便。尤其在工控机利用软件界面实现传感量和实际物理量(如气体浓度、水位等)的一一映射时，当相应的端口更换了传感器厂家或者类型，只要简单在工控机界面上做调整就行了，使用更加方便。[0036] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种矿用多用途传感系统，其特征在于所述矿用多用途传感系统包括至少两种传感器、与各传感器连接且采集各传感器的传感信号的矿用多用途传感基站和与所述矿用多用途传感基站连接且接收所述矿用多用途传感基站采集的传感信号并分析的工控机。
2.根据权利要求1所述的多用途传感系统，其特征在于所述矿用多用途传感基站通过网口与所述工控机连接。
3.根据权利要求1所述的多用途传感系统，其特征在于所述矿用多用途传感系统还包括一连接在所述矿用多用途传感基站和工控机之间的传输接口，所述传输接口与矿用多用途传感基站通过RS485总线连接，所述传输接口与工控机通过网口连接。
4.根据权利要求1所述的矿用多用途传感系统，其特征在于所述矿用多用途传感基站包括可采集至少两种传感信号的传感信号采样电路和与所述传感信号采样电路连接且接收所述传感信号采样电路采集的传感信号并上传所述采集的传感信号至井上的单片机。
5.根据权利要求4所述的矿用多用途传感系统，其特征在于所述传感信号采样电路包括用于对电流传感信号进行采样的电流信号采样电路、用于对频率传感信 号进行采样的频率信号采样电路、用于对开关量传感信号进行采样的开关量信号采样电路和用于接收 RS485总线传来的传感信号的RS485输入芯片。
6.根据权利要求5所述的矿用多用途传感系统，其特征在于所述电流信号采样电路包括用于电流采样的多个采样电阻、用于选择采样电阻采集的电流信号的多路模拟开关和用于将多路模拟开关输出的采样电流信号转换成数字信号输出的AD转换器，所述多个采样电阻并联，且所述采样电阻、多路模拟开关和AD转换器依次串联，所述AD转换器的输出端与所述单片机相连。
7.根据权利要求6所述的矿用多用途传感系统，其特征在于所述多路模拟开关采用芯片CD74HC4051，所述AD转换器采用芯片ADSllOOjy^i RS485输入芯片采用SN65HVD59。
8.根据权利要求5所述的矿用多用途传感系统，其特征在于所述频率信号采样电路包括依次连接的衰减耦合电路和比较器，所述单片机具有一脉冲计数端，所述比较器的输出端与所述脉冲计数端连接；所述开关量信号采样电路包括电阻衰减电路和整形电路，所述整形电路的输出端与所述单片机连接。
9.根据权利要求8所述的矿用多用途传感系统，其特征在于所述比较器和整形电路均采用UC903。
10.根据权利要求5所述的矿用多用途传感系统，其特征在于所述矿用多用途传感基站还包括与所述单片机连接且用于上传采集的传感信号的RS485输出芯片和与所述单片机连接且用于调试或上传采集的传感信号的网口芯片，所述单片机采用MSP430，所述网口芯片采用DM9000A，所述RS485输出芯片采用SN65HVD59。
专利摘要本实用新型公开了一种矿用多用途传感系统，旨在提供一种可兼容多种传感器的矿用多用途传感系统，其包括至少两种传感器、与各传感器连接且采集各传感器的传感信号的矿用多用途传感基站和与所述矿用多用途传感基站连接且接收所述矿用多用途传感基站采集的传感信号并分析的工控机。本实用新型可用于煤矿等矿井。
文档编号E21F17/18GK202215297SQ201120308540
公开日2012年5月9日 申请日期2011年8月23日 优先权日2011年8月23日
发明者文智力, 翁凯利, 董必文 申请人:深圳市翌日科技有限公司